Neu entdecktes Protein unterstützt effiziente Raffinierung von Seltenen Erden

Quelle: Bergbau

In einem kürzlich im Journal of Biological Chemistry veröffentlichten Artikel beschreiben Forscher der ETH Zürich die Entdeckung von Lanpepsy, einem Protein, das Lanthanoide – oder Seltenerdelemente – spezifisch bindet und sie von anderen Mineralien und Metallen unterscheidet.

Aufgrund ihrer Ähnlichkeit zu anderen Metallionen ist die Reinigung von REE aus der Umwelt nur an wenigen Standorten aufwendig und wirtschaftlich. Mit diesem Wissen beschlossen die Wissenschaftler, biologische Materialien mit hoher Bindungsspezifität für Lanthanoide als Mechanismen zu erforschen, die einen Weg nach vorne bieten könnten.

Der erste Schritt bestand darin, frühere Studien zu überprüfen, die darauf hindeuten, dass die Natur eine Vielzahl von Proteinen oder kleinen Molekülen entwickelt hat, um Lanthanoide abzufangen. Andere Forschungsgruppen haben herausgefunden, dass bestimmte Bakterien, Methylotrophe, die Methan oder Methanol umwandeln, über Enzyme verfügen, die Lanthanoide in ihren aktiven Zentren benötigen. Seit den ersten Entdeckungen auf diesem Gebiet ist die Identifizierung und Charakterisierung von Proteinen, die an der Erkennung, Aufnahme und Nutzung von Lanthaniden beteiligt sind, zu einem aufstrebenden Forschungsgebiet geworden.

Um neue Akteure im Lanthanom zu identifizieren, untersuchten Jethro Hemmann und Philipp Keller zusammen mit Mitarbeitern des D-BIOL und dem Labor von Detlef Günther am D-CHAB die Lanthanoid-Reaktion des obligat methylotrophen Methylobacillus flagellatus.

Durch den Vergleich des Proteoms von Zellen, die in Gegenwart und Abwesenheit von Lanthan gezüchtet wurden, fanden sie mehrere Proteine, die zuvor nicht mit der Lanthanoidverwertung in Zusammenhang standen.

Darunter war ein kleines Protein mit unbekannter Funktion, das das Team nun Lanpepsy nannte. Die In-vitro-Charakterisierung des Proteins ergab Bindungsstellen für Lanthanoide mit hoher Spezifität für Lanthan gegenüber dem chemisch ähnlichen Calcium.

Lanpepsy ist in der Lage, Lanthanide aus einer Lösung anzureichern und birgt somit Potenzial für die Entwicklung bioinspirierter Prozesse zur nachhaltigen Reinigung seltener Erden.

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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.03.2023